CN111270852A - 一种钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑体系施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑体系施工方法，该方法是根据穹顶具有轴对称及中心对称的特性，利用计算机辅助设计通过后制作圆台形钢桁架支撑平台，整体提升至筒壁顶部提供可靠的模板支撑基础，在此基础上再运用普通成熟的钢管木模系统完成混凝土穹顶施工。本发明模拟建模分析通过后，根据支架的结构设计出三维模型，对细部构造进行深化设计，绘制出构件CAD大样图，采用工厂化制作构件，现场组装的钢桁架支撑平台力学性能好，支撑效果显著，减少施工人员不必要的高空作业时间，降低安全风险；且操作简便，施工效率高，结构简单，经济性好。

Description

一种钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑体系施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑体系施工方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

钢筋混凝土筒仓因其体型合理、仓体结构受力明确，计算结构简单，有效储存率高，经济效果显著等优点，广泛应用于块料、颗粒、粉尘物储存。随着我国科技进步、生产力不断提高，筒仓需求量往大容量、功能多样化发展，对筒仓建造技术提出了更高要求。

筒仓穹顶传统做法是仓壁施工完毕，在筒仓中心搭设满堂支撑架，作为穹顶的施工平台，再支设上部模板。这种做法在实践中发现四个较大缺点：一是工程量大、劳动力需求量大、周转周期长；二是仓内空间被完全占用、不能展开工作面，经济性差；三是满堂支架搭拆过程中杆件、配件等不易被进、出仓体，危险性大，劳动强度高。四是圆台形屋面标高难以进行线性控制，支撑系统各个断面数据均不同，现场安装容易混淆，出现错误，造成返工。

在现有技术中，由陕西化建工程有限责任公司申请并获得授权的实用新型专利(公开号为208604921U))公开了一种穹顶模板钢桁架支撑体系涉及穹顶支撑技术领域，具体涉及一种穹顶模板钢桁架支撑体系，包括上弦支撑架和下弦支撑架，所述下弦支撑架所在平面和上弦支撑架顶端在平面均与水平面平行，上弦支撑架和下弦支撑架固定相连组成类圆锥台状空间桁架结构；该方案利用上弦支撑架和下弦支撑架固定相连组成类圆锥台状空间桁架结构大大提高整体的稳定性，采用模板钢桁架结构，可以减少周转材料的使用。

又有，由宋丰伟申请的发明专利(公开号为110306782A)公开了一种反应堆厂房外壳穹顶模板及其拼装施工方法，所述反应堆厂房外壳穹顶模板支撑于反应堆厂房外壳筒体，与反应堆厂房内壳之间无刚性连接。该方案支撑于安全壳厂房外壳筒壁，无需在内穹顶上搭设拆除支架，缩短了外壳混凝土施工的准备时间。由于与内壳无刚性连接，反应堆厂房安全壳试验不受外穹顶施工的影响，释放了工期。

鉴于以上问题，为了使筒仓穹顶混凝土结构的施工工艺更趋规范化、标准化、简单化，我单位通过自身不断研发，多次的实践探索的基础上，总结提炼出本方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑体系施工方法，以克服以上现有技术中存在的不足。

本发明是这样实现的：

一种钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑体系施工方法，该方法是根据穹顶具有轴对称及中心对称的特性，利用计算机辅助设计通过后制作圆台形钢桁架支撑平台，整体提升至筒壁顶部提供可靠的模板支撑基础，在此基础上再运用普通成熟的钢管木模系统完成混凝土穹顶施工。

具体的，该方法包括如下步骤：在仓壁施工至距离穹顶下环梁底端200～500mm高度时，在仓壁内侧环向均匀埋设预埋件；然后将在地面组装好的钢桁架支撑平台通过电动环链提升机整体提升至仓壁预埋件上面200mm处，进行仓壁牛腿焊接，检测合格后将桁架降至牛腿上就位；再在此支撑平台上搭设高度不大于2米的模板支撑体系，进行模板铺装、钢筋安装以及混凝土浇筑等后续工作。

本发明的这种钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑杆件包括下弦中心盘，以该下弦中心盘为中心向四周设置水平拉杆和斜撑杆，斜撑杆按照倾斜向上的方式向外扩展，水平拉杆的外端连接水平设置的横梁，横梁和水平拉杆构成与下弦中心盘处在同一水平面的扩散结构，在每根横梁的端头设有主梁与斜撑杆连接，横梁和水平拉杆的连线，与主梁、斜撑杆构成一个三角形，将主梁和斜撑杆的相交点通过钢桁架连接起来构成上弦中心盘。前述的主梁由主梁一和主梁二两段构成，在主梁一和主梁二的分段位置设有竖直向下的竖直撑杆作为立柱向下交汇于横梁和水平拉杆的相交点。在横梁和水平拉杆的相交点与上弦中心盘之间设有斜拉杆一，在下弦中心盘与主梁一和主梁二的分段位置之间设有斜拉杆二。在主梁一和主梁二上设有环梁，环梁将多根主梁从环向连接成为整体。

与现有技术相比，本方法具有如下突出的实质性特点和显著进步：

1安全可靠：模拟建模分析通过后，根据支架的结构设计出三维模型，对细部构造进行深化设计，绘制出构件CAD大样图，采用工厂化制作构件，现场组装的钢桁架支撑平台力学性能好，支撑效果显著，减少施工人员不必要的高空作业时间，降低安全风险；

2操作简便，施工效率高：本方法的钢桁架支撑平台采取现场组装，整体提升安装完毕后，再搭拆的屋面模板支撑高度低，操作简单、搭拆速度快、劳动强度轻、施工效率高。

3结构简单，经济性好：本方法的钢桁架支撑平台结构简单，所用材料均为市场常用材料，可周转使用，投入少。节约人工搭设满堂架和钢管周转料的租赁费及钢管废料的产生，经济性好。

附图说明

图1为支撑平台三维图；

图2为支撑平台加载图；

图3为支撑平台整体变形图；

图4为吊点布置示意图；

图5为施工工艺流程图；

图6为支撑平台构件立面图；

图7为上弦安装图；

图8为下弦安装图；

图9是模板支撑体系剖面图；

图10是支撑平台杆件拆除顺序。

附图标记说明：1-下弦中心盘，2-主梁一，3-主梁二，4-环梁，5-斜拉杆一，6-斜拉杆二，7-水平拉杆，8-斜撑杆，9-竖直撑杆，10-横梁，11-仓顶檐口，12-仓顶混凝土，13-短立杆，14-上弦中心盘，15-长立杆，16-仓壁牛腿，17-支座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-8所示，在本发明的一个实施例中，具体方案是根据穹顶具有轴对称及中心对称的特性，利用计算机辅助设计通过后制作圆台形钢桁架支撑平台，整体提升至筒壁顶部提供可靠的模板支撑基础，在此基础上再运用普通成熟的钢管木模系统完成混凝土穹顶施工。此整体桁架由于是拼装而成的，部件适当改动后能适应不同直径穹顶施工的需要，故具有广泛的适用性。

1工艺原理

1.1计算机辅助设计

结合工程实际(西南粮食城20万吨省级储备粮库项目中筒仓20个，内径23m)，通过有限元软件，建立与工程实例相同的分析模型，对筒仓穹顶结构模板支撑的整体安全性进行计算分析，包括支撑平台安装就位后、仓顶混凝土12浇筑一半、仓顶混凝土12浇筑注结束、仓顶结构施工时的安全稳定性分析等内容，得到基础数据后，再对不同直径(18～42m)筒仓结构的穹顶模板支撑体系进行类比推广设计，实现计算机辅助制作支撑平台结构图以及计算机辅助工程应用，进而推广应用，如图1-3所示。

1.2支撑平台的整体提升及下降

根据计算机辅助设计出的结构图，对支撑平台的整体重量进行计算确定电动环链提升机数量及吊点的间距，吊点间距一定要相等且均衡布点，为电动环链提升机的均载运行创造条件，如图4所示。通过一只专用电器控制箱中一个按钮控制多台提升机的同时，每只电动环链提升机又有单独电源控制每台提升机，这样保证在上升或下降过程中不平时能单独进行调整，来做到支撑平台的整体提升及下降。

2施工工艺流程及操作要点

2.1施工工艺流程，如图5所示。

2.2操作要求

2.2.1施工准备

熟悉图纸，计算机辅助设计确定支撑平台的结构尺寸，绘制支撑平台施工图。

准备所需型钢、钢板、电动环链提升机、钢管、模板支撑等相关材料，材料应经质量验收合格。

编制的施工方案应按规定组织专家论证会，并按要求完善审批手续，实施前应对施工班组、施工人员进行安全、技术交底，使参与施工的人员掌握支撑平台施工工艺和要求。

上人上下通道、仓顶外挑环形操作平台、牛腿埋件等应验收合格。

2.2.2节点制作、验收

根据支撑平台施工图要求制作支撑平台杆件。如图6所示，包括下弦中心盘1，以该下弦中心盘1为中心向四周设置水平拉杆7和斜撑杆8，斜撑杆8按照倾斜向上的方式向外扩展，水平拉杆7的外端连接水平设置的横梁10，横梁10和水平拉杆7构成与下弦中心盘1处在同一水平面的扩散结构，在每根横梁10的端头设有主梁与斜撑杆8连接，横梁10和水平拉杆7的连线，与主梁、斜撑杆8构成一个三角形，将主梁和斜撑杆8的相交点通过钢桁架连接起来构成上弦中心盘14。

其中，主梁由主梁一2和主梁二3接长构成，在主梁一2和主梁二3的相交位置设有竖直撑杆9作为立柱向下交汇于横梁10和水平拉杆7的相交点。在横梁10和水平拉杆7的相交点与上弦中心盘14之间设有斜拉杆一5，在下弦中心盘1与主梁一2和主梁二3的相交点之间设有斜拉杆二6。

另外，在主梁一2和主梁二3上设有环梁4，将多根主梁从环向连接成为整体。

支撑平台所需的拉杆、撑杆、环梁、横梁、主梁、中心盘等杆件均由专业人员在工厂内制作完成。杆件完成后由质检人员进行质量验收，验收合格的构件码堆入库，杆件外漏部分刷防锈漆。

2.2.3支撑平台拼装、验收

拼装：中心→主梁→立柱→靠仓壁梁→次梁→主梁支撑下弦桁架系杆→上弦桁架系杆→检测支撑点、复核施工图。

紧固高强螺栓：主梁→靠仓壁梁→次梁→上下弦系杆(紧固高强螺丝四个点同时施工)→复检→用1000扭力扳手检测螺丝是否紧至相应施工拉力→合格后报验。

如图7-8所示，其中图7为上弦安装图，图8为下弦安装图。

2.2.4提升设备安装、调试

仓壁混凝土强度等级达到强度要求后，采用预先制作的仓壁卡具与库壁进行连接，并用库壁卡具螺栓进行顶紧，保证与库壁的摩擦力，仓壁顶部采用槽钢与库壁锚筋压紧。将电动环链提升机吊环挂在指定的电动环链提升机吊点上。

2.2.5支撑平台整体提升

提升施工工艺包括如下步骤：

a.起重指挥员、主控员、平衡点监测员、仓壁看护员就位；

b.桁架构件起吊，离地30公分时，做稳定性观察2小时，桁架构件、仓壁卡、仓壁是否变形，在2小时观察桁架、构件、仓壁卡具、仓壁稳定性、不变形，构件底部安装高空施工安全网(双层安全网)；

c.桁架构件、仓壁卡具、仓壁、提升机具备吊装条件，电动环链提升机箱转换至自动同步控制状态，由电脑自动同步控制加人工监督同步控制；

d.支撑平台的整体提升通过电脑控制箱控制多台提升机同步提升，每提起1.8米时检测一次，以此类推吊至施工设计标高(施工电动环链提升机自身带断电刹车系统)。

2.2.6牛腿安装、验收

a.钢桁架吊至既定位置时，关闭电动环链提升机联动开关，用施工现场塔吊把施工安全篮吊挂在仓壁上，开始进行焊接仓壁牛腿16；

b.仓壁牛腿16焊接完，通过检测验收。

2.2.7支撑平台就位、验收

a.仓壁牛腿16焊检测验收合格后，将钢桁架整体缓缓降至仓壁牛腿16上，在仓壁牛腿16上设有支座17；

b.将钢桁架构件安装至施工部位后，在构件下弦安装5套观察线垂，用于观察桁架构件在后续施工变化.在仓壁周长平均四点的标高1.2米处，作为变化观察点，仓中心用角钢固定观察点(一中心仓壁四个点)；

h.报验，交接后续子项施工班组

在后续施工班组施工时，每天安排专人定时各观察一次，并做好观察记录以备检查桁架变化，直至拆除桁架。

2.2.8模板支撑体系搭设

如图9所示，支撑架体为扣件式钢管满堂支撑架，在钢梁上焊Φ25钢筋长度100mm，用于固定单立钢管。钢管顶配可调托作支顶，顶托内采用Φ25钢筋作主楞，40×80mm木枋作次楞，板底模板均采用木模。

穹顶模板安装应按方案要求并预留桁架拆除孔，桁架拆除孔根据筒仓内径周长平均分布，在孔洞四角埋预埋件以固定拆除架。

2.2.9穹顶钢筋安装、混凝土浇筑

环梁主筋采用机械连接，板钢筋接头采用绑扎接头。钢筋绑扎、模板支设完毕并加固牢固，预埋、预留准确，并经监理检查认可后才许浇筑。

穹顶板、梁混凝土采用商品砼，采用两台汽车泵同时对称进行浇筑。二个班组同时在一条轴线上,逆时针浇灌砼.每次浇灌0.5米宽，每浇灌0.5米一段加一道钢丝网,分成20段，每段沿屋面一圈，使混凝土不下滑，一次成型。

2.2.10模板拆除

待穹顶板、梁混凝土同条件养护试块经试验强度达到100％及28天时方可进行模板拆除。

2.2.11钢桁架整体降落及拆除

每台电动环链提升机的钢铰链均穿过穹顶板预留孔，与钢结构架体连接牢固并保持钢桁架的平衡。拆除模板、支撑后，用气焊将预埋件(仓壁牛腿16)切割完成后，通过电动环链提升机整体吊装缓缓降落到仓底，利用电焊工和工人操作扳手等工具，将整个钢桁架平台分解、切割后从仓壁门洞运出。电动提升机支架见下图：

钢平台拆除顺序：先安装的后拆，后安装的先拆。首先拆除①拉杆，其次拆除②中心圆盘，然后拆除③斜撑架杆，再拆除④主架杆，最后拆除⑤加固加杆。支撑平台拆除完毕后做到工完场清。如图10所示。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑体系施工方法，其特征在于：该方法是根据穹顶具有轴对称及中心对称的特性，利用计算机辅助设计通过后制作圆台形钢桁架支撑平台，整体提升至筒壁顶部提供可靠的模板支撑基础，在此基础上再运用普通成熟的钢管木模系统完成混凝土穹顶施工。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑体系施工方法，其特征在于包括如下步骤：在仓壁施工至距离穹顶下环梁底端200～500mm高度时，在仓壁内侧环向均匀埋设预埋件；然后将在地面组装好的钢桁架支撑平台通过电动环链提升机整体提升至仓壁预埋件上面200mm处，进行仓壁牛腿焊接，检测合格后将桁架降至牛腿上就位；再在此支撑平台上搭设高度不大于2米的模板支撑体系，进行模板铺装、钢筋安装以及混凝土浇筑等后续工作。

3.一种基于权利要求1或2的方法的钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑杆件，其特征在于：包括下弦中心盘(1)，以该下弦中心盘(1)为中心向四周设置水平拉杆(7)和斜撑杆(8)，斜撑杆(8)按照倾斜向上的方式向外扩展，水平拉杆(7)的外端连接水平设置的横梁(10)，横梁(10)和水平拉杆(7)构成与下弦中心盘(1)处在同一水平面的扩散结构，在每根横梁(10)的端头设有主梁与斜撑杆(8)连接，横梁(10)和水平拉杆(7)的连线，与主梁、斜撑杆(8)构成一个三角形，将主梁和斜撑杆(8)的相交点通过钢桁架连接起来构成上弦中心盘(14)。

4.根据权利要求3所述的钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑杆件，其特征在于：所述主梁由主梁一(2)和主梁二(3)两段构成，在主梁一(2)和主梁二(3)的分段位置设有竖直向下的竖直撑杆(9)作为立柱向下交汇于横梁(10)和水平拉杆(7)的相交点。

5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑杆件，其特征在于：在横梁(10)和水平拉杆(7)的相交点与上弦中心盘(14)之间设有斜拉杆一(5)，在下弦中心盘(1)与主梁一(2)和主梁二(3)的分段位置之间设有斜拉杆二(6)。

6.根据权利要求4所述的钢筋混凝土筒仓穹顶新型模板支撑杆件，其特征在于：在主梁一(2)和主梁二(3)上设有环梁(4)，环梁(4)将多根主梁从环向连接成为整体。

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